Là một thành phần điều khiển chính trong tự động hóa công nghiệp, đặc tính động và độ chính xác điều khiển của van điều chỉnh điện trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động và sự ổn định của hệ thống. Bài viết này tiến hành nghiên cứu sâu về đặc tính động của van điều khiển điện, phân tích hiệu suất của nó dưới các điều kiện làm việc khác nhau và đề xuất một chiến lược điều khiển tối ưu và kế hoạch cải tiến cấu trúc để cải thiện tốc độ phản ứng, độ chính xác và sự ổn định của van điều khiển. Các kết quả nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết mạnh mẽ và hỗ trợ kỹ thuật cho nghiên cứu và phát triển và sản xuất các sản phẩm van điều khiển của CHNLGVF丨中國大乾閥門.

van điều khiển điện; đặc tính động; chiến lược điều khiển; tốc độ phản ứng; ổn định

Van điều khiển điện được sử dụng rộng rãi trong ngành dầu khí, hóa chất, điện lực và các lĩnh vực công nghiệp khác. Là bộ điều khiển trong các hệ thống tự động, hiệu suất của van điều khiển liên quan trực tiếp đến việc kiểm soát chính xác luồng quá trình và hoạt động an toàn và ổn định của hệ thống. Trong những năm gần đây, với sự gia tăng về độ phức tạp của sản xuất công nghiệp, yêu cầu đối với van điều khiển điện về độ chính xác cao, tốc độ phản ứng cao và khả năng chống nhiễu đang tăng. Dựa trên nhu cầu thực tế của thương mại nước ngoài lớn của Trung Quốc, bài viết này thảo luận về đặc tính động và phương pháp điều khiển của van điều khiển điện, nhằm mục đích cung cấp các chiến lược cải tiến công nghệ cho nghiên cứu và sản xuất chất lượng cao của van điều khiển.

Van điều chỉnh điện nhận tín hiệu từ hệ thống điều khiển thông qua bộ điều khiển điện và đẩy bộ điều khiển van để điều chỉnh lưu lượng, áp suất hoặc nhiệt độ của chất trung gian. Các thành phần cốt lõi của nó bao gồm bộ điều khiển điện, cơ thể van điều chỉnh, thiết bị phản hồi và hệ thống điều khiển. Các đặc tính động của van điều chỉnh chủ yếu được phản ánh trong tốc độ phản ứng của hệ thống đối với tín hiệu đầu vào, độ chính xác và ổn định dưới các điều kiện làm việc khác nhau.

Đáp ứng động của van điều khiển điện bao gồm toàn bộ quá trình từ tín hiệu điều khiển đầu vào đến thay đổi mở van. Trong quá trình này, tốc độ đáp ứng của bộ điều khiển, độ quán tính của động cơ, sự cản trở của cơ thể van và đặc tính phi tuyến của hệ thống sẽ ảnh hưởng đến hành vi động của van điều chỉnh. Các đặc điểm động phổ biến bao gồm:

Thời gian phản hồi: Thời gian từ khi van nhận lệnh đến khi đạt vị trí đã đặt là một chỉ số quan trọng của hiệu suất của van điều chỉnh.

Quá mức và dao động: Trong quá trình điều chỉnh van, phản ứng quá nhanh có thể gây ra quá mức hoặc dao động, ảnh hưởng đến sự ổn định của hệ thống.

Thời gian ổn định: Thời gian cần thiết cho hệ thống khôi phục ổn định. Thời gian ổn định quá mức sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống điều khiển.

Loại bộ kích: Hiệu suất của bộ kích điện trực tiếp ảnh hưởng đến phản ứng động của van điều chỉnh. Các bộ kích phổ biến bao gồm động cơ bước, động cơ servo, v.v. Do khả năng kiểm soát chính xác và phản ứng nhanh, động cơ servo được sử dụng rộng rãi trong các tình huống yêu cầu hiệu suất động động cao.

Thiết kế cấu trúc van: Thiết kế của cơ thể van, chẳng hạn như hình dạng lõi van, cấu trúc ghế van và thiết kế kênh dẫn, ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính dòng chảy của chất lỏng và hiệu suất phản ứng động. Van với các cấu trúc khác nhau có sự khác biệt rõ ràng trong các đặc tính động khi xử lý chất lỏng tốc độ cao hoặc áp suất cao.

Hệ thống điều khiển phản hồi: Hệ thống điều khiển phản hồi chính xác cao có thể điều chỉnh mở van trong thời gian thực để đảm bảo sự ổn định và tốc độ phản ứng của hệ thống. Độ chính xác của việc điều chỉnh van điện phụ thuộc chủ yếu vào thiết kế của hệ thống điều khiển phản hồi.

Để nghiên cứu đặc tính động của van điều khiển điện, bài báo này thiết kế một hệ thống thí nghiệm mô phỏng có thể kiểm tra hiệu suất phản ứng của van dưới các điều kiện áp suất, nhiệt độ và lưu lượng khác nhau. Nội dung kiểm tra bao gồm thời gian phản ứng mở và đóng, độ chính xác và ổn định của van. Van điều khiển điện được sử dụng trong thử nghiệm là sản phẩm hiện có của CHNLGVF丨中國大乾閥門丨China Dagangyangmao, và hiệu suất của các bộ kích hoạt khác nhau (động cơ bước và động cơ servo) đã được so sánh.

Thời gian phản hồi so sánh: Thời gian phản hồi của van điều khiển được động bằng động cơ servo đáng kể ngắn hơn so với van điều khiển được động bằng động cơ bước. Đặc biệt là trong các hoạt động chuyển đổi tần số cao, động cơ servo cho thấy hiệu suất vượt trội.

Vượt quá và dao động: Khi tốc độ phản ứng của bộ điều khiển quá nhanh, dễ xảy ra hiện tượng vượt quá và dao động, đặc biệt là trong quá trình điều chỉnh của các phương tiện áp suất cao. Bằng cách điều chỉnh các thông số điều khiển phản hồi, hiện tượng vượt quá có thể được khống chế một cách hiệu quả.

Phân tích ổn định: Dưới áp suất cao và chất lỏng di chuyển với tốc độ cao, ổn định của van điều chỉnh bị ảnh hưởng đáng kể. Tối ưu hóa các thông số điều khiển của cấu trúc van và bộ điều khiển là biện pháp quan trọng để cải thiện ổn định.

Thống qua việc kiểm tra và phân tích, một chiến lược tối ưu hóa điều khiển cho van điều chỉnh điện được đề xuất:

Chiến lược điều khiển vòng đóng: Sử dụng hệ thống điều khiển phản hồi vòng đóng chính xác cao để điều chỉnh hành động của bộ kích trong thời gian thực có thể giảm thiểu thời gian phản ứng của hệ thống và cải thiện độ chính xác điều khiển. Đồng thời, điều khiển vòng đóng cũng có thể ức chế quá bắn và dao động của hệ thống và cải thiện tính ổn định động.

Thuật toán điều khiển thích nghi: Dựa trên sự khác biệt về đặc tính động của các điều kiện làm việc khác nhau, một thuật toán điều khiển thích nghi được giới thiệu, có thể điều chỉnh các tham số điều khiển theo điều kiện làm việc thời gian thực để đảm bảo phản ứng và hiệu quả điều khiển của van.

Để nghiên cứu sâu hơn về đặc tính động của van điều khiển điện, bài báo này sử dụng phương pháp mô phỏng tạm thời kết hợp CFD (dynamics tính toán dòng chảy) và FEM (phân tích phần tử hữu hạn) để mô phỏng quá trình phản ứng động của van dưới các điều kiện dòng chảy và áp suất khác nhau.

Bài báo này xây dựng một mô hình mô phỏng ba chiều của một van điều khiển điện, chủ yếu mô phỏng các đặc tính động lực học của chất lỏng và biến dạng cấu trúc trong quá trình mở của van. Các điều kiện biên được sử dụng trong mô phỏng là nhất quán với điều kiện thử nghiệm thực tế, đảm bảo độ chính xác của kết quả mô phỏng.

Đặc tính của chất lỏng: Khi chất lỏng chảy qua van, các thay đổi phức tạp trong lĩnh vực dòng chảy xảy ra. Sự không ổn định của dòng chảy nhanh trong giai đoạn đầu mở van có tác động đáng kể đến độ chính xác điều chỉnh.

Biến dạng cấu trúc: Tác động của chất lỏng áp suất cao có thể gây ra biến dạng nhẹ của cấu trúc nội bộ của van, điều này sẽ ảnh hưởng đến phản ứng động của van. Tối ưu hóa vật liệu và thiết kế cấu trúc thân van có thể giảm thiểu biến dạng và cải thiện độ chính xác điều chỉnh.

Thông qua phân tích mô phỏng, bài báo này đưa ra các đề xuất để tối ưu hóa cấu trúc van, bao gồm cải thiện thiết kế lõi van, giảm sự cản trở của kênh dẫn và cải thiện khả năng chống va đập của vật liệu, nhằm cải thiện hiệu suất động của van điều chỉnh.

Dựa trên nghiên cứu và phân tích trên, bài viết này đề xuất một chiến lược cải tiến công nghệ cho sản phẩm van điều chỉnh CHNLGVF丨中國大乾閥門丨China Dagangyangmao để cải thiện đáp ứng động và độ chính xác điều khiển và đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng công nghiệp cao cấp.

Động cơ servo hiệu suất cao: Việc giới thiệu động cơ servo chính xác cao hơn tiếp tục cải thiện tốc độ phản ứng và độ chính xác điều khiển của bộ kích hoạt trong khi giảm tiêu thụ năng lượng trong quá trình vận hành.

Thiết kế modular: Thiết kế các bộ kích hoạt modular theo các điều kiện làm việc khác nhau, để chúng có thể được cấu hình linh hoạt theo ứng dụng thực tế và thích nghi với nhiều tình huống công nghiệp khác nhau.

Cải thiện thiết kế lõi van và ghế van: Bằng cách tối ưu hóa hình dạng lõi van và cấu trúc ghế van, kháng lực của chất lỏng được giảm và tốc độ đáp ứng động của van điều chỉnh được cải thiện.

Nâng cao hiệu suất vật liệu cơ thể van: Sử dụng vật liệu chịu lực cao, chống ăn mòn để tăng cường sự ổn định và độ bền của van trong môi trường áp suất cao và nhiệt độ cao.

Điều khiển phản hồi thông minh: Kết hợp hệ thống phản hồi dữ liệu thời gian thực với các thuật toán trí tuệ nhân tạo để điều chỉnh động các thông số điều khiển van một cách động để cải thiện tốc độ phản ứng của van và độ chính xác điều chỉnh.

Thuật toán điều khiển thích nghi: Đối với các điều kiện làm việc phức tạp, một thuật toán điều khiển thích nghi được phát triển, có thể tự động điều chỉnh chiến lược điều khiển theo tình trạng hoạt động thực tế và đạt được điều chỉnh chính xác cho các điều kiện làm việc khác nhau.

Dựa trên kết quả nghiên cứu của bài báo này, CHNLGVF丨中國大乾閥門 sẽ thực hiện các cải tiến sau trong quy trình nghiên cứu và sản xuất của van điều khiển:

Sự tích hợp của thiết kế mô-đun của bộ kích hoạt và hệ thống điều khiển thông minh cải thiện hiệu suất của van điều khiển trong các ứng dụng chính xác cao.

Cải thiện vật liệu và quy trình sản xuất, sử dụng vật liệu chịu lực cao, chịu nhiệt cao và chống ăn mòn để tăng cường độ tin cậy và tuổi thọ sản phẩm.

Kiểm soát chính xác trong quá trình sản xuất cải thiện hiệu suất sản xuất đồng thời đảm bảo tính nhất quán và chất lượng cao của sản phẩm.

Thông qua nghiên cứu sâu về đặc điểm động và chiến lược điều khiển của van điều khiển điện, bài báo này đề xuất một số chiến lược cải tiến công nghệ, nhằm mục tiêu cải thiện khả năng phản ứng động và độ chính xác điều khiển của sản phẩm van điều khiển CHNLGVF丨中國大乾閥門丨China Dagangyangmao. Thông qua điều khiển phản hồi vòng đóng, tối ưu hóa thuật toán thông minh và cải tiến trong thiết kế cấu trúc van, hiệu suất của van điều chỉnh trong các ứng dụng công nghiệp đã được cải thiện đáng kể. Kết quả nghiên cứu này sẽ cung cấp hỗ trợ kỹ thuật và cạnh tranh trên thị trường cho sự phát triển chất lượng cao của CHNLGVF丨中國大乾閥門 trong nghiên cứu và phát triển cũng như sản xuất các sản phẩm van điều chỉnh.